碳纤维(carbon fiber,简称 CF),是一种含碳量在 95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
在 CST 中可以使用 Thin panel 来创建碳纤维材料。Thin panel 是一种由一层或多层材料组成的片材,通过设置每个组成层的厚度和材料来实现。需要注意的是,Thin panel 材料只应赋给厚度为0 的二维实体。由于 Thin panel 技术源自 TLM 求解器,所以在 TLM 中适用性更强。Thin panel 材料不适用于低频仿真,仅支持基于六面体网格的时域求解器(即 T-Solver 和 TLM-Solver)、渐近求解器(A-Solver)和积分方程求解器(I-Solver);在其它求解器中将忽略叠层设置,将其视为普通材料。电磁场可以穿透 Thin panel,所以 Thin panel 的材料类型需设为 Normal,如果要调用Lossy metal 类型的材料,需要手动把此材料类型改为 Normal 后再使用。
在 Modeling 选项卡下,点击 New/Edit 图标,在其下拉菜单中选择 New Material,弹出 New Material 对话框。首先在 General 选项卡中,将 Type 一栏设置为 Thin panel,如下图所示:
然后点击上图中的 Layers 按钮,弹出下图所示对话框:
点击上图中 Material name 第一栏中的下拉菜单,选择 New Material,在弹出的新材料对话框中,切换至 Conductivity 选项卡,设置电导率为 5000 S/m(注:此电导率仅为示意,不代表所有碳纤维材料的电导率),如下图所示。
点击 OK,回到 Layers 对话框,根据实际情况设置厚度,比如在 Thickness 一栏输入 1mm,如下图所示。如果材料是多层结构,可以用同样的方式选中 Layers 对话框中第二行,创建第二层的材料并指定其厚度,更多层的创建同理。最后点击右侧的 OK 按钮,即可完成碳纤维材料的创建。
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